Domanda:
Sono date la parabola di equazione y=-x^2-4x e la circonferenza x^2+y^2-8x+15=0.?
Betta
2011-03-15 12:18:51 UTC
Trova l'ordinata della retta orizzontale che massimizza la somma dei quadrati delle corde intercettate sulla retta dalle due curve.

In generale, come si risolvono questi esercizi???
Grazie mille
Due risposte:
anonymous
2011-03-16 00:30:38 UTC
x



rispondo con piacere alla tua domanda... specie alla parte teorica finale



iniziamo a calcolare la lunghezza delle corde intercettate... dimenticandoci di dover massimizzare.



siccome si parla di una corda ORIZZONTALE... immaginiamo una RETTA ORIZZONTALE : y = k



il k è VARIABILE ovviamente...



puoi anche iniziare a DISEGNARE la parabola e la crf.

per evitare complicazioni... possiamo addirittura fare DUE DISEGNI DIFFERENZIATI... dal momento che non ci interessano le intersezioni tra le due curve.



vertice della parabola: (-2; 4)

intersez asse y : y = 0 (passa per l' Origine)

intersez asse x : x = 0 e x = -4



Centro della crf: (4; 0)

raggio = 1

Mettiamo a sistema la retta e la parabola... così troviamo le ASCISSE dei due punti di intersezione.

Spero che quanto stiamo facendo fino ad adesso sia assolutamente chiaro per te!



y = -x² - 4x

y = k . . . . . . . mettendole a sistema abbiamo:



x² + 4x + k = 0



condiz. di esistenza: DELTA > 0 . . . 16 - 4k > 0 . . . k < 4



se guardi la figura... vedi che la parabola è rivolta verso il basso... che la ordinata del vertice vale proprio 4... quindi solo se k < 4 abbiamo la possibilità di avere questa corda!



x1 = vedi formula

x2 = vedi formula



x2 - x1 è la lunghezza della prima corda : radq(DELTA) / a

x2 - x1 = radice(16 - 4k)



....................



farai lo stesso anche con la crf...

dalla figura... vedi che la crf si estende (in verticale) tra le ORDINATE -1 e +1.. poichè il centro è sul' asse x ed il raggio vale 1



QUINDI... il nostro campo di esistenza, per la crf... sarà : -1 < k < 1

ed è il campo di ESISTENZA per tutto il problema ovviamente!



mettendo a sistema la retta e la crf... troverai una altra equazione risolutiva

e farai nuovamente la differenza x2 - x1... che verrà di nuovo : radq(DELTA) / a



SOMMANDO I QUADRATI di queste due corde... avrai la quantità che devi rendere MASSIMA



sarà una funzione del solo parametro k.. L(k) .. . infatti il primo pezzo è : 16 - 4k



....................................



adesso arriviamo al discorso di MASSIMIZZARE...



non ti dice nulla il concetto di mASSIMI e MINIMI di una funzione ? DERIVATA PRIMA... ??

se metti assieme i vari pezzi... vedi che la soluzione è vicina!



CALCOLERAI LA DERIVATA di L(k) fatta rispetto a k ( farai finta che sia la x... )



e poi la porrai = 0... trovando così il valore di k cercato
exProf
2011-03-16 07:50:57 UTC
La lunghezza L di una corda è la differenza fra le ascisse delle intersezioni.



Per avere le intersezioni, la retta y = h si pone a sistema con

A) la parabola y = - x^2 - 4*x

(y = h) & (y = - x^2 - 4*x) ==> x = - 2 ± √(4 - h)

Per 4 - h >= 0, si ha Lp = 2*√(4 - h) ed

Lp^2 = 4*(4 - h)

B) la circonferenza x^2 + y^2 - 8*x + 15 = 0

(y = h) & (x^2 + y^2 - 8*x + 15 = 0) ==> x = 4 ± √(1 - h^2)

Per 1 - h^2 >= 0, si ha Lc = 2*√(1 - h^2) ed

Lc^2 = 4*(1 - h^2)



La somma dei quadrati da massimizzare è, per |h| <= 1 [(4 - h >= 0) & (1 - h^2 >= 0)],

f(h) = 4*(4 - h) + 4*(1 - h^2) = - 4*(h^2 + h - 5)

che, essendo una parabola con primo coefficiente < 0, ha l'unico massimo nel vertice

f(- 1/2) = - 4*((- 1/2)^2 - 1/2 - 5) = 21.



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